采动影响下底板破坏规律及底板巷道稳定性分析

为进行采动影响下煤层底板变形破坏规律的研究,建立底板破坏深度求解力学模型,依据关键层理论和弹性理论得到沿走向底板内支承压力传播规律,再借助FLAC3D数值模拟软件分析3煤底板破坏特征,将倾斜煤层底板采动最大破坏深度按照相关理论进行核算。研究表明：底板浅位置的岩层,垂直应力等值线变化梯度相对较大,形状为半椭圆形;工作面回采重新达到平衡后,煤层底板的主要破坏形式为剪切破坏,且3煤工作面采动底板破坏最大破坏深度在21 m左右,底板巷道塑性区无明显增加;滑移线理论计算出采空区底板最大屈服破坏深度为10.68 m,而3号煤底板巷道与3号煤层相距约30 m,3号煤层的开采几乎不会对底板巷道造成影响,计算结果与仿真模拟结论相近。     

近距离特厚煤层采动影响下底板破坏及巷道稳定性研究

以开采平朔煤矿近距离特厚煤层过程中底板巷道的稳定性为研究背景,通过理论分析、数值模拟及现场实测,对采动影响下的底板变形和破坏规律进行探讨.结果表明:工作面底板破坏深度理论计算值为18.4 m(＜煤层间距35 m),底板巷道的顶板较为完整,该结果与钻孔窥视仪实测结果相一致.数值模拟结果发现,随着工作面的推进,工作面的底板...     

小纪汗煤矿11203工作面开采底板岩体破坏深度研究

煤层底板为砂岩裂隙含水层,在矿井高强度开采过程中,煤层下的承压水冲破底板隔水层涌入工作面,极易造成突水事故。以陕北榆横矿区小纪汗煤矿2号煤11203工作面为研究对象,从力学角度研究计算底板采动破坏深度,建立符合实际的数值模拟模型,分析工作面随着推进距离的变化,煤层底板变形特征和塑性区分布特征,运用应力应变法从物探角度进行现场探测,最终确定底板采动破坏深度。     

三软煤层综放回采巷道底板变形破坏实测

为了研究郑州矿区采动底板变形破坏情况,对郑州矿区超化煤矿22121(东)综放工作面上下巷道钻场所布置钻孔的应变实测,得出了三软煤层巷道底板采动变形破坏的深度、层位及其受采动煤壁前方应力峰值的宽度和影响的范围,受超前应力集中的影响,下巷的变形破坏深度和程度均大于上巷.研究结果表明,在正常采动情况下厚的软煤和软底对应力和变形的传播具有一定的缓冲作用,主采煤层底板中段灰岩组(L7和L8灰)对应力分布和变形破坏起到了重要控制作用.     

近距离煤层采动下底板巷道围岩应力分布与变形破坏特征

为揭示近距离煤层采动下底板巷道围岩变形特征,采用理论分析和现场测试的方法,理论计算和现场实测了试验工作面采空区下底板破坏深度,分析了上煤层工作面回采对底板巷道的扰动影响规律,上煤层工作面回采对底板巷道产生扰动影响具有时间性和空间性,可采取超前加强支护或提高工作面推进速度的方法,缓解上煤层工作面回采对底板巷道的扰动影响。     

煤柱下煤层巷道围岩变形破坏机理

针对寨崖底矿煤柱下回采巷道失稳问题,通过理论分析、数值模拟和现场实测等方法,分析了寨崖底矿煤柱下煤层巷道的破坏机理。得出了上煤层工作面回采后,遗留煤柱底板应力分布规律。发现煤柱下煤层高应力集中区围岩受工作面采动动载高应力扰动出现垂直应力峰值增大、应力集中区范围增加、非对称应力场,是此类巷道大变形破坏的根本原因,且预测采动影响范围为工作面前方60 m至后方130 m。     

工作面底板采动破坏深度研究

以新元矿9203工作面实际开采情况为背景,采用应变法现场原位监测煤层底板采动破坏深度,通过现场煤层底板监测钻孔内不同深度的应变传感器采集到的采动中应变变化规律,分析得出工作面底板采动破坏深度在11.5~13.5 m之间,再利用FLAC3D软件进行数值模拟,对模拟结果的应力分布及塑性区范围分析,结合煤层底板实际岩层组合情况,得出底板采动破坏深度约为12.2 m,该值在现场监测结果范围之内,验证了现场监测结果的正确性。     

东庞矿下组煤薄隔水层底板破坏深度模拟研究

为解决东庞矿下组煤9#煤层薄隔水层底板破坏深度的问题,以9103综放工作面为工程地质背景,采用理论计算和经验公式分析方法确定了底板采动破坏最大深度理论值,同时利用了FLAC3D数值计算软件模拟分析了底板采动破坏深度及其应力分布规律,并在现场实施了预埋钻孔应力传感器及监测,实测了底板采动应力演化特征,其底板破坏深度监测结果与理论计算和模拟分析相吻合,从而验证了使用多种手段研究底板破坏深度的可行性及合理性。     

采动条件下厚煤层底板破坏规律动态监测及数值模拟研究

以某矿综放工作面的开采实际为背景,采用现场应变测试和数值模拟相互验证的方法,对采动条件下厚煤层底板破坏深度进行综合对比研究。现场实测表明,某矿综放工作面煤层底板岩体破坏深度介于13~16 m之间,采动矿压对底板的影响具有较远距离的"超前"显现和"滞后"延续的特点,(超前、滞后距)表现有由浅及深相应减小的总体特征;数值模拟研究表明,工作面底板下0~16 m为底板破坏影响带,即底板最大破坏深度为16 m,16~36 m岩层受煤层开采影响较小,再往下有接近原岩应力的趋势;综合分析得出该面采动底板变形破坏深度为16 m,研究结果为我国类似条件下煤炭资源安全开采及矿井水害防治提供参考依据。     

软煤层大采高工作面顺槽煤柱尺寸留设的研究

在分析经验法、现场实测法、理论计算法和数值模拟确定煤柱尺寸优缺点的基础上,提出了利用理论计算、现场实测和数值模拟分析相结合的方法来确定软煤层大采高工作面回采巷道的煤柱尺寸,并根据晋煤集团赵庄矿3305软煤层大采高工作面生产实际,依照理论计算法求出煤柱留设尺寸,然后对巷道开挖前后不同煤柱尺寸下的围岩应力、变形进行了数值模拟研究。最后,结合现场实测数据得出了巷道围岩变形、煤柱受力与煤柱尺寸之间的关系,确定了该工作面煤柱留设的合理尺寸。实践证明,在理论计算的基础上结合数值模拟分析和现场实测是确定软煤层大采高工作面煤柱尺寸的一种合理有效的方法。     

不同煤层倾角的底板采动破坏特征分析

根据山西龙矿盘道煤业有限公司2#煤层工作面地质及水文地质条件,利用FLAC3D数值仿真软件采用变化煤层倾角的方法,对工作面底板采动破坏进行流固耦合数值模拟,分析与研究不同煤层倾角地质条件下工作面推采过程中底板采动破坏深度的变化特征。研究表明:随着煤层倾角的增大,煤层底板最大采动破坏深度呈现先增大后减小的趋势,且在煤层倾角为30°的地质条件下底板塑性破坏区深度最大。同时将理论计算与数值模拟相结合,对煤层底板进行了突水性预测,为工作面的正常开采提供了理论依据。     

伯方煤矿松软厚煤层巷道支护技术研究

为解决伯方煤矿3号煤层沿底板掘进巷道顶板煤层极易冒落、巷道围岩易发生大变形的情况,该矿工作面顺槽改为沿煤层顶板掘进,在工作面采动影响下巷道两帮和底板变形破坏严重。采用松软厚煤层稳定性控制技术,将2个顺槽沿煤层底板掘进,可提高工作面煤层回采率,增加经济效益。通过理论计算、数值模拟和现场监测等方法,确定巷道围岩大变形影响因素,并对支护设计进行优化,将松软厚煤层工作面顺槽沿底板布置,缓解厚煤层回采巷道大变形的问题。该方案对解决伯方煤矿松软厚煤层的巷道支护问题提供了借鉴。     

倾斜煤层底板采动破坏深度计算及破坏特征分析

根据半无限体理论,建立了倾斜煤层走向底板采动破坏深度力学求解模型,计算了倾斜煤层底板采动最大破坏深度。以平煤十矿的开采地质条件为工程背景,基于FLAC~(3D)数值仿真软件,对22300工作面底板采动破坏特征进行数值模拟。研究表明:沿煤层走向方向,底板采动塑性破坏区大致呈1个勺底偏向停采线一侧的"勺状"分布形态,且当推进至工作面"见方"期(回采距离等于工作面斜长)时,底板采动破坏深度首次达到峰值15 m。采用位移传感器法,对底板破坏深度进行现场实测,底板位移监测曲线表明,底板采动最大破坏深度为14~16 m,与理论计算及数值模拟所得结果吻合。     

动压巷道多次扰动失稳机理及开采顺序优化研究

应用计算机模拟、现场实测和理论分析综合研究方法,分析了煤层群开采条件下的张集煤矿1113(1)工作面轨道巷多次扰动失稳机理,并对煤层群邻近层多工作面回采顺序进行了数值计算,再现了不同开采顺序下的底板动压回采巷道围岩力学环境。研究表明：目前采用的邻近层交错同采方式,1113(1)工作面轨道巷失稳的力学本质为,本工作面回采活化了已破坏的上覆层间似连续-非连续-散体结构,加剧了工作面前方受多重采动影响的轨道巷浅部高应力环境下的大范围持续强变形,突出表现为巷道底鼓强烈;回采顺序显著影响煤层群回采巷道围岩稳定性,下行开采下伏回采巷道受扰动程度最低,巷道变形及围岩破坏范围最小;邻近层对应同采,下伏工作面轨道巷受上覆工作面底板聚压影响区高应力、巷道开挖、本工作面开采扰动等多重因素叠加作用,巷道围岩破坏范围最大、变形最严重。煤层群开采采区设计中应尽量采用下行开采,同时避免或减少巷道受多次采动影响。     

煤层底板采动破坏特征综合测试及数值模拟研究

以某矿综放工作面开采实际为背景，通过应变法对煤层底板不同深度岩层变形程度随工作面推进的变化进行实测，得出采动矿压对底板的剧烈影响范围具有“超前”显现和“滞后”延续特点，且矿压剧烈影响超前显现距为37 m，矿压剧烈影响滞后显现距为32 m，表现为由浅及深相应减小的总体特征；结合采动底板钻孔窥视镜成像分析，确定出工作面底板采动破坏深度约为12 m；以现场实测结果为基础，采用FLAC3D数值模对煤层底板采动破坏特征进行分析，揭示出煤层开采过程中底板的三维破坏特征。采用现场应变实测、原位钻孔窥视镜观测和数值模拟相互验证的方法，对煤层底板破坏特征进行综合对比研究，弥补了以往研究手段单一的缺点。     

多次采动影响下巷道围岩稳定性数值模拟研究

采用数值模拟方法,分析了芦岭煤矿上部工作面多次采动对底板巷道围岩稳定性影响,包括上部8#煤、9#煤工作面重复采动影响下的围岩应力分布规律,研究了轨道上山在采空区下方、停采线下方及煤柱下方的围岩应力分布情况及巷道变形特征,计算结果与现场实际观测一致。对于预测巷道的变形和破坏具有指导意义。     

采动条件下煤层底板变形破坏特征研究

采用相似材料模拟试验方法,重点研究了煤层底板的应力和变形随工作面开采的变化规律,得出煤层底板应力与变形具有采动差异效应和这种采动差异效应是底板岩层破坏裂隙产生拉剪复合破坏的力学机制的结论;采用理论分析方法,对采动影响条件下煤层底板破坏程度进行了分析,得出煤层底板破坏深度与岩层内摩擦角φ、岩层单向抗压强度σc、最大应力集中系数n和开采深度H之间的关系,在此基础上,提出了降低底板岩层破坏的措施。研究结果可为煤矿的安全开采和矿井水防治提供科学依据。     

骑跨采动压巷道数值研究及位置优化设计

当煤层工作面推进方向与底板岩石大巷走向一致时,大巷围岩将长期受上部煤层回采时的采动影响,其应力与变形相对较复杂。借助弹塑性理论,运用岩土数值模拟软件FLAC3D,研究了巷道深度及其与上部煤层工作面的相对位置对巷道稳定性的影响,结果证明,在巷道深度为600～800 m时,骑跨采底板巷道距离工作面煤柱垂直距离应>20m,水平距离应保持>16 m。     

极近距离煤层下行开采巷道围岩支护技术研究

为了研究极近距离煤层上煤层开采后应力、采空区对下煤层回采巷道布置及支护效果的影响,采用理论分析、数值模拟和现场实践等方法,根据塑性理论计算采空区底板最大破坏深度及范围,最大破坏深度达9.2 m,破坏范围为20.5 m.通过FLAC3D数值软件模拟分析了极近距离煤层开采底板巷道围岩应力分布规律,得出距离底板不同深度的应力...     

采动底板附加应力计算及其应用研究

为了研究煤层采动后的底板应力分布规律和变形破坏规律,利用弹性理论,以应力增量的形式,采用数学分析软件MATHCAD求得底板下任一点的附加垂直应力、水平应力以及剪应力.绘制了底板附加应力分布云图,并根据摩尔库伦准则,将求得的附加应力换算成主应力,代入岩石强度指数进行底板破坏深度预测,且用水力测试法对桃园煤矿1022工作面底板破坏深度进行了现场测试.计算结果表明:在工作面煤壁附近区域,附加应力集中,其值随着底板深度的增加而逐渐减小,由理论计算出的底板破坏深度数值与现场实测数值误差为12%,可靠性比较高.这可为带压开采下煤层突水的治理提供理论依据.